00 uvodni sat
Post on 16-Jul-2015
107 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Arhitektura raunala 1Ovaj dokument namijenjen je iskljuivo za osobnu upotrebu studentima Fakulteta elektrotehnike i raunarstva Sveuilita u Zagrebu. Svaka druga upotreba ili umnoavanje bilo kojeg dijela ovog dokumenta nije dozvoljena bez pismene dozvole autora. Mario Kova, Danko Basch
Kova, Basch, FER, Zagreb
1
Arhitektura raunala Primjer dobre definicije znaaja podruja arhitekture raunala, a time i ovog predmeta Patterson, Hennesy: The performance of software systems is dramatically affected by how well software designers understand the basic hardware technologies at work in a system. Similarly, hardware designers must understand the far-reaching effects their design decisions have on software applications. .... It demonstrates the relationships between the software and hardware and focuses on the foundational concepts that are the basis for current computer design.
Kova, Basch, FER, Zagreb
2
Arhitektura raunala U ovom predmetu objanjavaju se fundamentalna znanja o arhitekturi procesora i organizaciji raunalnog sustava. Neki od pojmova koji e biti objanjeni su: put podataka unutar procesora, upravljaka jedinica, skup naredaba, naela izvo enja naredaba, povezivanje procesora s ostalim dijelovima sustava kao to su memorija i ulazno/izlazni sklopovi. Naela se objanjavaju na jednostavnom RISC-procesoru i procesoru ARM. Teorija je upotpunjena primjerima programiranja tih procesora u strojnom jeziku.
Kova, Basch, FER, Zagreb
3
Arhitektura raunala U okviru ovog kolegija objasniti emo osnove projektiranja raunalnog sustava kao cjeline s naglaskom na razumijevanje sveukupnosti sustava koje se sastoji od: Projektiranja raunalnog sklopovlja Projektiranja programske podrke Efikasne izvedbe raunalnog sustava Primjene sustava za izvo enje eljenih zadataka
Kova, Basch, FER, Zagreb
4
Pregled sadraja predmeta Prikaz podataka u raunalu i operacije s podatcima (rekapitulacija) Osnove arhitekture raunala i procesora (FRISC) Programiranje u asembleru Povezivanje s ulazno-izlaznim jedinicama Sloenije arhitekture raunala i procesora (ARM) Programiranje u asembleru Povezivanje s ulazno-izlaznim jedinicama
Kova, Basch, FER, Zagreb
5
PredavaiNositelji predmeta: Prof.dr.sc. Mario Kova Prof.dr.sc. Danko Basch Predavai: Doc.dr.sc. Hrvoje Mlinari Doc.dr.sc. Igor avrak Dr.sc. Josip Knezovi Dr.sc. Branko Mihaljevi Dr.sc. Marin Orli Dr.sc. Martin agar
Kova, Basch, FER, Zagreb
6
Kontakt Konzultacije u vezi gradiva: u pauzi predavanja ili nakon predavanja kod predavaa (mailom ili osobno - po dogovoru) kod asistenata (mailom ili osobno - po dogovoru)
Asistenti (Zavod za automatiku i raunalno inenjerstvo, 11.kat) (http://www.fer.hr/rasip/osoblje)
Dr.sc. Josip Knezovi Dr.sc. Branko Mihaljevi Dr.sc. Marin Orli Dr.sc. Martin agar Ivana Bosni, dipl.ing. Daniel Hofman, dipl.ing.
Administracija (Zavod za automatiku i raunalno inenjerstvo, 11.kat) tajnica g a. Snjeana Poljak
Kova, Basch, FER, Zagreb
7
Kontakt Obavijesti, rasporedi i rezultati ispita itd. FER WEB: http://www.fer.hr/predmet/arh1 Pitanja od opeg interesa forum na stranici www.fer.hr/predmet/arh1 Privatna pitanja i problemi mail: arh1@fer.hr obavezno staviti jedan od sljedeih "Subjecta" (velikim slovima): LAB MI BLIC OSTALO pitanja i problemi u vezi labosa pitanja i problemi u vezi me u i zavrnog ispita pitanja i problemi u vezi bliceva ostala pitanja
Kova, Basch, FER, Zagreb
8
Vano !!! Svi studenti koji imaju bilo kakvih problema osobne prirode, a koji im oteavaju praenje nastave, savladavanje gradiva, prisustvovanje provjerama znanja itd., neka se odmah jave nositeljima predmeta (najkasnije u prva dva tjedna predavanja). Nije prihvatljivo dolaenje kod nositelja zadnji dan semestra i pokuaj da se dobije prolaz predmeta uz navo enje razloga osobne prirode
Kova, Basch, FER, Zagreb
9
ORGANIZACIJA NASTAVE I OCJENJIVANJE
Kova, Basch, FER, Zagreb
10
Predavanja Prisutnost na predavanjima se boduje Prisutnost se evidentira koritenjem sustava evidencije na ulazu u svaku predavaonicu u sluaju izostanka, bez obzira na razlog, ne mogu se nikako dobiti bodovi za predavanja Reklamacije bilo kojeg tipa na evidenciju podnose se najkasnije do petka u tom tjednu
Prisustvo na svim predavanjima nosi 5% bodova Predavanja ukljuuju teoriju i primjere rjeavanja problema Za zadau ete esto morati rijeiti neki zadatak ili sami prouiti odre eni jednostavniji dio gradiva Kova, Basch, FER, Zagreb
11
Laboratorijske vjebe Tijekom semestra odravaju se 3 laboratorija i sva tri su obavezna Slue za uvjebavanje znanja steenog na predavanjima Zadaci za laboratorij rjeavaju se samostalno kod kue (ili samostalno u slobodnim terminima raunalnih laboratorija na Fakultetu) U 3 termina slubenog laboratorija donose se rijeeni zadaci i demonstrira njihova funkcionalnost Termini e biti odre eni naknadno i objavljeni na webu
Prisustvo na sve 3 laboratorijske vjebe OBAVEZNI SU UVJET ZA DOBIVANJE PROLAZNE OCJENE IZ PREDMETA
Kova, Basch, FER, Zagreb
12
Laboratorijske vjebe Student koji je uspjeno demonstrirao funkcionalnost svojega zadatka, moe dodatno odgovarati za bodove Detaljnija pravila bit e objavljena zajedno sa zadatcima za labose
Neuspjena demonstracija osnovnog zadatka donosi -2 boda Nakon uspjene provjere poznavanja osnovnog zadatka student moe odgovarati za 0 do 4 boda
Kova, Basch, FER, Zagreb
13
Nenajavljene provjere znanja Periodika provjera znanja gradiva prethodnih predavanja, ali s naglaskom na novija predavanja obavlja se u terminima predavanja (moete pisati samo u svom terminu predavanja, a ne s nekom drugom grupom) Provjera se obavlja pisanjem kratkih provjera znanja (blicevi) s po 10-15 pitanja i ponu enim odgovorima ("ABCD pitalice") Tono odgovoreno pitanje nosi 0,3 boda, netono -0,1 bod, a neodgovoreno 0 bodova
Tijekom semestra predvi a se 5 ili 6 takvih kratkih ispita znanja s ukupno 60 pitanja. Svih 5 ili 6 KPZ ukupno nosi 18% bodova Blicevi su nenajavljeni, i ne mogu se nadokna ivati bez obzira na razlog izostanka Kova, Basch, FER, Zagreb
14
Me uispit i zavrni ispit Me uispit i zavrni ispit su pismeni ispiti, a sastoje se od programskih zadataka te teoretskih pitanja Ovi ispiti uvijek obuhvaaju cijelo dotadanje gradivo, ali s naglaskom na novije gradivo Me uispit nosi 30% bodova Zavrni ispit nosi 35% bodova Preduvjet za zavrni ispit su odra eni labosi
Kova, Basch, FER, Zagreb
15
Nadoknade provjera znanja i labosa U sluaju opravdanog izostanka, laboratorijske vjebe i me uispit se mogu se nadoknaditi (za zavrni ispit nema nadoknade) Nadoknade se organiziraju otprilike 10-ak dana nakon redovite provjere/labosa (toan termin bit e oglaen na fer-webu) Nadoknade su mogue iskljuivo uz predoenje isprinice i uz prethodnu prijavu za nadoknadu Zadatci na nadoknadama su tei* od zadataka u redovitim provjerama znanja, (zbog znatno veeg dodatnog vremena raspoloivog za uenje i pripremu ispita)
Kova, Basch, FER, Zagreb
16
Nain ocjenjivanja - svi bodovi Elementi ocjene: Sudjelovanje u nastavi Blicevi Laboratoriji: prisustvo: znanje: Me uispit Zavrni ispit 5% 18% 0% 12% 30% 35% bodova bodova bodova ALI JE UVJET bodova bodova bodova
3 labosa x 4%=
Preduvjet za prolaznu ocjenu: prisustvo na sva 3 labosa Za prolaznu ocjenu treba sakupiti barem 50% bodova
Kova, Basch, FER, Zagreb
17
Ispitni rokovi Pragovi za izlazak na ispit: 20% 20% od bodova na labosima od bliceva
Formiranje ocjene: 5% 10% 5% 80% labosi blicevi prisutnost na predavanjima pismeni ispit
Preduvjet za pristupanje ispitu: prisustvo na sva 3 labosa
Kova, Basch, FER, Zagreb
18
OcjenaOcjena Dovoljan Dobar Vrlo dobar Izvrstan (2) (3) (4) (5) minimalno bodova 50 65 80 90
Kova, Basch, FER, Zagreb
19
Literatura* Prezentacije s predavanja, bit e objavljene na WEB-u NOVO!!! Zbirka programskih zadataka za procesor FRISC
izlazi iz tiska kroz cca 2 tjedna M. Kova, D. Basch: Osnove procesora ARM, Antoni d.o.o., Zagreb, 2004. (rasprodano) D. A. Patterson, J. L. Hennessy: Computer Organization & Design, 3rd ed. , Morgan Kaufmann, 2005. J.L. Hennessy, D.Patterson: Computer Architecture, A Quantitative Approach, 3rd ed. , Morgan Kaufmann, 2003.* Knjiga: Basch, Kova "Osnove procesora FRISC" opisuje stariju verziju procesora FRISC koja je razliita od one koju emo uiti na predavanjima
Kova, Basch, FER, Zagreb
20
Literatura Prezentacije s predavanja u sebi sadre odre ene oznake. Ne dajte da Vas zbune : "knjiga" oznaava da slajd morate prouiti sami "vor" oznaava dio teksta ili slajd s vanim gradivom koje morate dobro razumijeti i zapamtiti "Eustahije" je oznaka predavaima da ubrzano prije u dio gradiva zbog njegove jednostavnosti ili zbog toga to se radi samo o rekapitulaciji "ovca" je oznaka predavaima da preskoe slajd, jer u njemu nema novih informacija za studente za predavae21
Kova, Basch, FER, Zagreb
Potrebna pomagala za samostalni rad U okviru predavanja bit e detaljno opisani svi programski alati koji Vam stoje na raspolaganju (download sa FER WEB-a) i oni koji su potrebni za izradu zadataka za laboratorije: ATLAS (za labose i vjebanje) Razvojno-simulacijska okolina za bilo koji procesor Koristiti e se za razvoj i simulaciju programa za procesore FRISC i ARM Originalno radi pod linux-om, no pripremili smo i verziju za MS (radi pod Cygwinom, postoji jednostavna instalacija s uputama)
ADS 2.02u (za vjebanje) Studentska verzija komercijalnih ARM-ovih programskih alata za razvoj Dodatno pomagalo za razumijevanje i proirivanje znanja Radi pod MS Windowsima
Kova, Basch, FER, Zagreb
22
O emu govori ovaj predmet? ili Razliiti pogledi na arhitekturu raunala
Kova, Basch, FER, Zagreb
23
Sklopovski i programski pristup rjeavanju problema Izbor naina rjeavanja odre enog raunalno-komunikacijskog problema ovisi o mnogo faktora Mnogi problemi rjeavaju se iskljuivo programski dok se drugi rjeavaju iskljuivo sklopovski Pretpostavlja se poznavanje gradiva iz predmeta prvog semestra: Digitalna logika Programiranje i programsko inenjerstvo
Kova, Basch, FER, Zagreb
24
Programski pogled na arhitekturu Kompleksnost nekih dananjih problema i elja za to brim pronalaenjem rjeenja zahtjeva programiranje u tzv. viim programskim jezicima u kojima programer ne mora znati puno o platformi na kojoj se program izvodi ve se koncentrira na funkcionalnost. U okviru predmeta Programiranje i programsko inenjerstvo nauili ste osnovna naela programiranja u viim programskim jezicima gdje ste programski rjeavali neke jednostavne probleme. Ovaj pristup je prihvatljiv ako rjeavamo probleme koji nisu ogranieni raunalnim ili nekim drugim resursima te ne zahtjevaju maksimalne performanse
Kova, Basch, FER, Zagreb
25
Sklopovski pogled na arhitekturu U dananje vrijeme projektiranje algoritma u sklopovlju vie ne predstavlja naroit problem te se ve i kompleksni algoritmi mogu opisati u nekom HDL-u (npr. VHDL) i izvesti u sklopovlju. Na takav nain postiu se visoke performanse izvo enja U okviru predmeta Digitalna logika nauili ste neka osnovna naela projektiranja jednostavnih sklopova. Ovaj pristup je prihvatljiv ako rjeavamo probleme koji zahtijevaju izuzetnu efikasnost, no ovim pristupom ogranieni smo na veliinu i tip problema koji moemo rijeiti.
Kova, Basch, FER, Zagreb
26
Pristup rjeavanju problema
Sklopovski pristup
Programski pristup
jednostavnost27
Kova, Basch, FER, Zagreb
efikasnost
Usporedba performansi ovisno o nainu izvedbeAplikacija: AES kriptiranje, klju i podaci 128 bitovni Performanse izraene u Gb/s/W
Izvor: http://www.ee.ucla.edu/~ahodjat/AES/rijndael_chip.html
Kova, Basch, FER, Zagreb
28
Pristup rjeavanju problema Iz ranije navedenog moe se vidjeti da postoje brojni faktori koji nam mogu odrediti nain kako emo pristupiti rjeavanju nekog problema Portabilnost, vrijeme i cijena razvoja Zamislite pisanje informacijskog sustava neke firme u niim programskim jezicima !?
Kompleksnost/Jednostavnost Zamislite izradu aplikacije za telefonski imenik u sklopovlju !?
Kova, Basch, FER, Zagreb
29
Pristup rjeavanju problema Potronja Zamislite mobilni telefon koji bi potroio bateriju za 5 minuta !?
Procesorska snaga Zamislite MP3 player koji bi zahtjevao Pentium procesor za reprodukciju glazbe !?
Brzina Zamislite DVD player koji moe prikazati samo 2 sliice u sekundi !?
Cijena ure aja Zamislite Bluetooth slualicu koja kota 1000 EUR !?
Kova, Basch, FER, Zagreb
30
Programski pogled na arhitekturu Neki navedeni primjeri pokazuju kako u mnogim sluajevima nije prihvatljivo pokuavati problem rijeiti sklopovski. Koji je tome razlog: Programiranje u viim programskim jezicima omoguuje lakou i jednostavnost potrebnu za nekritine aplikacije ili aplikacije koje su veoma kompleksne Prednosti: Neovisnost o platformi Portabilnost Velika mogunost ponovnog koritenja (reusability) Nedostaci: Smanjena efikasnost izvo enja Kova, Basch, FER, Zagreb
31
Sklopovski pogled na arhitekturu U navedenim primjerima moe se uoiti da mnoge probleme nije lako rijeiti programiranjem u jezicima poput Jave, C-a i slino. Primjene koje zahtjevaju maksimalnu efikasnost te maksimalne brzine izvo enja zahtjevaju sklopovsko rjeavanje problema. Prednosti: Maksimalna efikasnost Nedostaci: Velika cijena projektiranja Nemogunost modifikacije funkcionalnosti u vremenu
Kova, Basch, FER, Zagreb
32
I neto izme u.... U ovom predmetu dat emo Vam osnovna znanja o karakteristikama arhitekture procesora i raunalnih sustava te naina programiranja takvih sustava u strojnom jeziku. Na taj nain nauit ete prepoznati tu liniju raspodjele izme u programskog i sklopovskog naina rjeavanja problema Strojni jezik je programski jezik niske razine, a njegove naredbe su specifine za pojedinu arhitekturu raunala/procesora. Zato je programiranje u takvom jeziku zahtjevno. Ovaj pristup omoguuje odabir potrebnih karakteristika iz programskog i sklopovskog pristupa rjeavanju problema te mogunost projektiranja optimalnog proizvoda.
Kova, Basch, FER, Zagreb
33
Podruje koje razmatramo
Sklopovski pristup
Programski pristup
jednostavnost
efikasnost
Kova, Basch, FER, Zagreb
34
Ciljevi predmeta... Neki od Vas e u Vaem buduem radu morati donositi odluke kako projektirati neku aplikaciju ili raunalni sustav Vaa dobra odluka morati e biti zasnovana na poznavanju moguih pristupa rjeavanju problema: Kakvu aritekturu raunalnog sustava izabrati Kako napisati aplikaciju na raunalnom sustavu
Ovaj predmet e Vam dati osnovna (!) znanja koja su Vam potrebna da jednog dana bez straha pristupite rjeavanju svih vrsta problema
Kova, Basch, FER, Zagreb
35
Ciljevi predmeta... Poznavanje cjelokupne hijerarhije pri rjeavanju raunalnih problema (arhitektura procesora, raunala, programiranje u niim i viim programskim jezicima) daje Vam znaajnu prednost na tritu u odnosu na one koji se zbog nepoznavanja tematike boje razmiljati o svim mogunostima rjeavanja tog problema. Neki od Vas nee nikada projektirati procesor ili pisati u strojnom jeziku ili razvijati bazu podataka no znati ete da je samo pitanje dobre procjene to treba izabrati da bi Va proizvod bio uspjean na tritu, te da i Vi uz malo truda to moete obaviti.
Kova, Basch, FER, Zagreb
36
top related